JP3837260B2 - Ｃｃｄ駆動回路 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤ駆動回路に関し、更に言えばＣＣＤカメラシステムを駆動する所定電圧を得るためのＣＣＤ駆動回路における安定化電圧生成技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に電子機器の電源は、１次ＡＣ電源をトランス等を利用して、より電圧が低い２次ＡＣ電圧に変換し、更に整流回路と呼ばれるコンデンサとダイオードで安定したＤＣ電源を生成している。
【０００３】
例えば、よく電子機器で使用される３．３Ｖや５Ｖがそれに相当する。しかし、実際の電子機器は、３．３Ｖや５Ｖの電圧だけで駆動されているわけではなく、個々のシステムが要求する個々の電圧を生成させる必要がある。尚、その方法としては、ＤＣ−ＤＣコンバータやチャージポンプ回路等が使用されている。
【０００４】
以下に、本出願人が先に出願した（特開平１１−１１２８８７号公報参照）明細書に記載したＣＣＤカメラシステムを例にして説明する。
【０００５】
従来より、画像信号を得るための撮像手段として、ＣＣＤカメラシステムが広く利用されており、多くのビデオカメラなどに利用されている。このＣＣＤカメラシステムでは、面状に配置した撮像部の光電変換素子において、蓄積した電荷により１フレーム（フィールド）に画像が形成される。
【０００６】
例えば、ＮＴＳＣ方式のビデオ信号であれば、１フィールドが１／６０秒（６０Ｈｚ）で表示され、２５０本程度の水平走査ラインから成っている。そして、撮像部の光電変換素子で得た水平走査ライン毎に順次出力する。
【０００７】
フレームトランスファ方式のＣＣＤでは、ＣＣＤに入射された光線は主に、次の５つの過程を経て電圧に変換される。
【０００８】
まず、ＣＣＤの撮像部に入射された被写体の光線は、ＣＣＤを構成するフォトダイオードにおいて入射光が電荷に変換される（光電変換過程）。過程１で光電変換された電荷は、第１の所定レートのタイミング（例えば、ＮＴＳＣ規格では６０Ｈｚごと：Ｖレート）でＣＣＤの蓄積部に蓄積される（蓄積過程）。蓄積部に蓄積された電荷は、第２の所定レートのタイミング（例えば、１５．７５ＫＨｚごと：Ｈレート）で水平転送路に転送される（転送過程）。さらに、水平転送路に転送された電荷は、水平転送パルスに基づきＦＤＡ（Floating diffusion Amp）部で電圧変換され、電気信号として後段回路に出力される（電圧変換過程）。一方、電圧変換され不要になった電荷は、第１の所定レートのタイミングで高電圧のリセット信号によってＦＤＡ部から電源へ掃き出す（過程５）。
【０００９】
ここで、上記ＣＣＤカメラシステムを駆動するためには、数種類の電圧（例えば、３．３Ｖ，５Ｖ，１２Ｖ，２０Ｖ及び−１０Ｖ）が必要であり、例えば、５Ｖ電圧を用いて、各電圧を生成する場合、それぞれに対応するＤＣ−ＤＣコンバータを用いていた。
【００１０】
しかし、このＤＣ−ＤＣコンバータは、コイルや電解コンデンサ等で構成されるため、かなり大型なものとなり、ＣＣＤ駆動回路の実装面積が大きくなるといった問題や、ＤＣ−ＤＣコンバータが、ＣＣＤカメラシステムの全体としてコストアップにつながるという問題があった。
【００１１】
例えば、デジタルスチルカメラに代表されるように、電子機器を実装するプリント基板はますます小型化が要求されている。
【００１２】
図２に示すように従来のＶＨＮＳＵＢ電圧生成方式は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１で生成した電圧（例えば、１２Ｖ）からＶＨＮＳＵＢ電圧が必要とするまで電圧を落として（例えば、８．５Ｖ）使用していた。
【００１３】
図２はそのようなＣＣＤ駆動回路の一例を説明するためのものであり、図３はＤＣ−ＤＣコンバータ１の回路構成を示す図であり、例えば５Ｖの電源電圧とグランド（ＧＮＤ）に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータ１により、ＣＣＤカメラシステムの駆動に必要な１２Ｖを生成している。尚、このＤＣ−ＤＣコンバータ１は、従来周知なものであり、詳しい説明は省略するが発振駆動回路２（約１００ＫＨｚ）を有し、コントロール制御信号（ＣＯＮＴ）に基づいて、この発振駆動回路２によりスイッチング素子であるＢＩＰ型トランジスタＴｒ１をオン・オフさせ、前記電源電圧５ＶがコイルＬ１を通してＧＮＤに落ちる際に大電流が流れることでコイルＬ１に大（昇圧）電圧が生成される。この大電圧がダイオードＤ１を通して平滑コンデンサＣ１（例えば、４７μＦ／２０Ｖ）で平滑された電圧が出力される。このとき、コイルＬ１で生成した大電圧が、抵抗分割方式（Ｒ１，Ｒ２）により所望電圧（１２Ｖ）となるように設定されている。
【００１４】
そして、前述したようにしてＤＣ−ＤＣコンバータ１で生成した１２Ｖの電圧をＲ３，Ｒ４により抵抗分割して所望のＶＨＮＳＵＢ電圧（８．５Ｖ）にまで電圧を落とし、これを電解コンデンサＣ２（例えば、１μＦ／３５Ｖ）を介して安定化した電圧値に調整した後に、ＢＩＰ型トランジスタＴｒ２を通してＣＣＤカメラ８に供給していた。尚、９はタイミング信号発生回路であり、ＮＳＵＢ信号を生成する基になる信号を発生するもので、電源電圧（例えば、５Ｖ）が供給されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、前記ＣＣＤカメラ８は容量性負荷であり、このＣＣＤカメラ８を駆動するためには、相当の電流を流す必要があり、抵抗分割した箇所でドライブ電流によって電圧が振られ、設定電圧が変化してしまうため、上記電解コンデンサＣ２を用いて電圧値の安定化を図る必要があった。そのため、この電解コンデンサＣ２分、プリント基板の大型化を招く結果となっていた。
【００１６】
また、前記ＮＳＵＢ信号は、前記タイミング信号発生回路９から出力されるが、電源電圧に依存してパルス電圧は変化する。即ち、５Ｖの電源電圧が上がる（例えば、（５＋α）Ｖ）と、前記トランジスタＴｒ２のＶBE間のバイアス電圧が高くなり、その結果、ＶCE間の飽和電圧が下がり、ＶＨＮＳＵＢ電圧が上昇してしまう。逆に、５Ｖの電源電圧が下がる（例えば、（５−α）Ｖ）と、前記トランジスタＴｒ２のＶBE間のバイアス電圧が低くなり、その結果、ＶCE間の飽和電圧が上がり、ＶＨＮＳＵＢ電圧が下がってしまう。このように電源電圧が変動することにより、ＶＨＮＳＵＢ電圧が変動して蓄積された電荷を電源に掃き出させられないために安定した画像が得られないことがあった。
【００１７】
従って、本発明ではＣＣＤ駆動回路の小型化及び電源電圧の変動による表示画像の不具合を抑止することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は直流電源からの電源電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧してフレームトランスファ方式のＣＣＤを駆動する昇圧電圧を得るＣＣＤ駆動回路において、前記ＤＣ−ＤＣコンバータで生成した第１の変換電圧をＣＣＤに供給する第１の電源線と、前記第１の電源線から帰還抵抗を介してバイポーラ型トランジスタのエミッタ電極に接続され、タイミング信号発生回路から不要になった電荷を前記ＣＣＤから掃き出すタイミングを有するＮＳＵＢ信号がベース電極に供給され、そのコレクタ電極から前記直流電源からの電源電圧の変動に依存しないで前記ＮＳＵＢ信号より形成された第２の変換電圧が取り出される第２の電源線とを備え、
前記第１の電源線と前記第２の電源線を接続して前記第１の変換電圧に前記第２の変換電圧を重畳させて形成したφＮＳＵＢ信号を前記ＣＣＤに供給して不要の電荷を掃き出すことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＣＣＤ駆動回路に係る一実施形態について図面を参照しながら説明する。尚、以下の説明では、従来と同様の構成については同符号を付して説明を簡略している。
【００２０】
図１において、従来回路と同様に電源電圧、例えば（５±α）ＶからＤＣ−ＤＣコンバータ１（図３参照）により、ＣＣＤカメラシステムの駆動に必要なφＮＳＵＢ信号を形成するＶＨＮＳＵＢ電圧２０Ｖ及びＶＬＳＵＢ電圧１２Ｖを生成し、この電圧が電源線１１、１２を介してＣＣＤカメラ８に供給される。φＮＳＵＢ信号はＣＣＤを動作可能な状態とし、蓄積された電荷を電源に掃き出させるために必要となる。
【００２１】
まず、ＤＣ−ＤＣコンバータ１で生成した第１の変換電圧である１２Ｖが第１の電源線１１に供給される。第１の電源線１１から帰還抵抗Ｒ１３を介してバイポーラ型トランジスタＴｒ１２のエミッタ電極に接続され、タイミング信号発生回路９から不要になった電荷を前記ＣＣＤから掃き出すタイミングを有するＮＳＵＢ信号がバイポーラ型トランジスタＴｒ１２のベース電極に供給され、バイポーラ型トランジスタＴｒ１２のコレクタ電極は直列接続された抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５を介して接地されている。抵抗Ｒ１４及び抵抗Ｒ１５の接続点から第２の電源線１２により第２の変換電圧が取り出され、前述された第１の電源線１１に接続され、ＣＣＤカメラ８に供給されている。帰還抵抗Ｒ１３にはタイミング信号発生回路９からのＮＳＵＢ信号が印加されたときにバイポーラ型トランジスタＴｒ１２が導通して帰還抵抗Ｒ１３に電圧降下を発生させて、およそ８．５Ｖ（≒８Ｖ）の第２の変換電圧が生成され第２の電源線１２に供給される。バイポーラ型トランジスタＴｒ１２が導通していない期間は抵抗Ｒ１５を介して接地されるのでグランド電位ＧＮＤにある。
【００２２】
第２の電源線１２は第１の電源線１１と接続されてＣＣＤカメラ８にφＮＳＵＢ信号を供給している。このために８Ｖの第２の変換電圧には第１の変換電圧１２Ｖが重畳され、２０ＶのＶＨＳＵＢ電圧を生成する。０Ｖの第２の変換電圧にも第１の変換電圧１２が重畳され、１２ＶのＶＬＳＵＢ電圧を生成する。
【００２３】
ここで、本発明の特徴は、従来（図２参照）の抵抗分割（Ｒ３，Ｒ４）方式の回路構成では、所望の電圧（例えば、８．５Ｖ）を得るためには各抵抗のサイズ（例えば、Ｒ３＝２．７ＫΩ，Ｒ４＝６．８ＫΩ）が大きくなり、平滑コンデンサＣ１により安定化させた安定化電圧の安定が崩れてしまっていたために、新たに安定化を図るための電解コンデンサＣ２を用いなければならなかったが、本発明では前記抵抗分割方式の代りに、帰還抵抗Ｒ１３とバイポーラ型トランジスタＴｒ１２間に電流を流すことで、第１の変換電圧（１２Ｖ）から直接電圧降下させて所望の電圧（例えば、８．５Ｖ）を得るようにしている。
【００２４】
このとき、用いられる帰還抵抗Ｒ１３の値は、前記抵抗分割用の抵抗Ｒ３，Ｒ４に比して十分に小さなものであり（例えば、Ｒ１３＝２００Ω）、前記したような平滑コンデンサＣ１により安定化させた安定化電圧の安定が崩れるほどではなく、従って、実装面積の大きい従来のような電解コンデンサＣ２を用いる必要がなくなり、平滑コンデンサＣ１だけで十分であり、前記電解コンデンサＣ２に相当する面積分、このＣＣＤ駆動回路が実装されるプリント基板を小型化することができる。
【００２５】
更に、電源電圧の変動で第１の変換電圧１２Ｖが変動したとしても、本発明では帰還抵抗Ｒ１３を介在させたことで、５Ｖの電源電圧が上がる（例えば、（５＋α）Ｖ）とトランジスタＴｒ１２のＶBE間のバイアス電圧が高くなり、トランジスタＴｒ１２を流れる電流は大きくなるが、帰還抵抗Ｒ１３の帰還効果で電圧降下は大きくなり第２の変換電圧は一定の電圧が得られることになり、電源電圧に依存しない安定したＣＣＤ出力が取り出すことができ、高品質の画像が得られる。また、５Ｖの電源電圧が下がる（例えば、（５−α）Ｖ）とトランジスタＴｒ１２のＶBE間のバイアス電圧が低くなり、トランジスタＴｒ１２を流れる電流は小さくなるが、帰還抵抗Ｒ１３の帰還効果で電圧降下は小さくなり第２の変換電圧は一定の電圧が得られるので、電源電圧に依存しない安定したＣＣＤ出力が取り出すことができ、高品質の画像が得られる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、従来の抵抗分割方式の代りに、帰還抵抗とバイポーラ型トランジスタ間に電流を流すことで、この間で電圧降下させて所望の電圧を得るようにしているため、平滑コンデンサにより安定化させた安定化電圧の安定性の崩れを抑制でき、従来のような電解コンデンサを用いる必要がなくなり、この電解コンデンサに相当する面積分、このＣＣＤ駆動回路が実装されるプリント基板を小型化することができる。また、部品点数が減少するため、一層の小型化が図れる。
【００２７】
更に、電源電圧の変動で第１の変換電圧が変動したとしても、帰還抵抗を介在させたことで、その帰還効果により第２の変換電位のばらつきを抑制でき、電源電圧に依存しない安定したＣＣＤ出力を取り出すことができ、画像品質の向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のＣＣＤ駆動回路を示す回路図である。
【図２】従来のＣＣＤ駆動回路を示す回路図である。
【図３】ＤＣ−ＤＣコンバータを示す回路図である

Claims (1)

1. 直流電源からの電源電圧をＤＣ−ＤＣコンバータにより昇圧してフレームトランスファ方式のＣＣＤを駆動する昇圧電圧を得るＣＣＤ駆動回路において、
   前記ＤＣ−ＤＣコンバータで生成した第１の変換電圧をＣＣＤに供給する第１の電源線と、
   前記第１の電源線から帰還抵抗を介してバイポーラ型トランジスタのエミッタ電極に接続され、タイミング信号発生回路から不要になった電荷を前記ＣＣＤから掃き出すタイミングを有するＮＳＵＢ信号がそのベース電極に供給され、そのコレクタ電極から前記直流電源からの電源電圧の変動に依存しないで前記ＮＳＵＢ信号より形成された第２の変換電圧が取り出される第２の電源線とを備え、
   前記第１の電源線と前記第２の電源線を接続して前記第１の変換電圧に前記第２の変換電圧を重畳させて形成したφＮＳＵＢ信号を前記ＣＣＤに供給して不要の電荷を掃き出すことを特徴とするＣＣＤ駆動回路。

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